JP2002533150A - マルチスライス型イメージング・システム用の画像厚選択法 - Google Patents
マルチスライス型イメージング・システム用の画像厚選択法Info
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Abstract
Description
lable)なマルチスライス型イメージング・システム用の画像厚の選択に関する。
イメージング・システムでは、X線源が、デカルト座標系のX−Y平面(一般に
「画像作成面」と呼ばれる)内に位置するようにコリメートされた扇形状のビー
ムを放出する。X線ビームは、例えば患者など画像作成の対象を通過する。ビー
ムは、この対象によって減衰を受けたのち、放射線検出器のアレイ上に入射する
。検出器アレイで受け取った減衰したビーム状放射線の強度は、対象によるX線
ビームの減衰に依存する。このアレイの各検出器素子は、それぞれの検出器位置
でのビーム減衰の計測値に相当する電気信号を個々に発生させる。すべての検出
器からの減衰量計測値を別々に収集し、透過プロフィールが作成される。
画像を作成しようとする対象を切る角度が一定に変化するようにして、画像作成
面内でこの画像作成対象の周りをガントリと共に回転する。X線源は、典型的に
はX線管を含み、X線管は焦点の位置でX線ビームを放出する。X線検出器は、
典型的にはその検出器の位置で受け取るX線ビームをコリメートするためのコリ
メータと、このコリメータに隣接するシンチレータと、このシンチレータに隣接
するフォトダイオードとを含む。
過プロフィールは患者の単一のスライスを示している。単一スライス・スキャン
では、予期される(prospective) スライス厚と遡及的(retrospective) スライス
厚とは常に同一である。すなわち、収集したデータのスライス厚を有する画像の
みが作成可能である。したがって、薄層スライスの画像を作成するためには、薄
層スライスのデータを収集する必要がある。このため、各画像のために格納する
必要があるデータは膨大な量となる。
収集するために使用することができるマルチスライス型CTシステムを提供でき
ることが望ましい。さらに、オペレータに利用可能なスキャン・パラメータに関
する情報を提供して、指定した適切なスキャンを完了できるようなマルチスライ
ス型CTシステムを提供できることが望ましい。さらに、残りのスキャン・パラ
メータは、先に行ったスキャン・パラメータ選択に基づいて更新されることが望
ましい。加えて、マルチスライス型システムの構成は、選択したスキャン・パラ
メータ向けに自動的に調整されることが望ましい。
大縮小可能なマルチスライス検出器と、拡大縮小可能なデータ収集システム(S
DAS)と、拡大縮小可能なスキャン管理、制御及び画像再構成の各処理と、拡
大縮小可能な画像ユーザ・インタフェースとを含んでいる。本明細書では、「拡
大縮小可能な」という用語は一般に、オペレータが所望のスライス数及び表示し
たい画像のスライス厚を容易かつ簡便に選択することができることを意味する。
このシステムにより、オペレータは、選択したスライス厚で表示させるために1
スライス、2スライス、4スライス、あるいはこれより多くのスライスを選択す
ることができる。システムのオペレータによるこうした選択を可能にすることに
よって、様々な臨床応用に対する画像データを最も最適な形式で表示させること
ができる。周知のマルチスライス型システムにおいて、オペレータにこのような
融通性を提供するものはない。
ジをオペレータに対して表示するモニタに結合されたホストコンピュータを含む
。ホストコンピュータはキーボード及びマウスに結合されており、オペレータが
情報及びコマンドをホストコンピュータに入力することができる。ユーザ・イン
タフェースは、ホストコンピュータに格納された命令セットを使用して実現され
ており、このユーザ・インタフェースによって、オペレータは所望のスライス数
及びスライスの厚さなどの特定のスキャン・パラメータの選択が可能となる。ホ
ストコンピュータは、画像作成制御手段を含むスキャン及び再構成制御ユニット
(SRU)にも結合されている。
ーブルの移動を制御するためのテーブル・コントローラに結合されている。定置
コントローラはまた、スリップリングを介してオンボードの(すなわち、ガント
リ上の)コントローラ及び拡大縮小可能なデータ収集システム(SDAS)と接
続されている。オンボード・コントローラは、X線源の動作及びSDASの動作
を制御し、SDASにより拡大縮小可能検出器からのアナログ信号がディジタル
・データに変換される。X線源は、オンボード・コントローラによって制御され
るカム・コリメータを含む。カム・コリメータのカムの位置は、ユーザ・インタ
フェースを用いてオペレータが規定した所望のスライス数及び所望のスライス厚
さに基づいて調節される。
含む。実施の例示的一形態では、各モジュールはシンチレータ・アレイ及びフォ
トダイオード・アレイを含む。この例示的実施形態では、そのシンチレータ・ア
レイ及びフォトダイオード・アレイは何れも16×16のアレイである。フォト
ダイオードはスイッチング装置に結合されており、スイッチ装置は、この例示的
実施形態では、FETより成るアレイを含む。また、このFETはオペレータに
よって入力された所望のスライス数及びスライス厚さに基づいて、フォトダイオ
ード出力の組み合わせを制御する。
を使用して特定のスキャン・パラメータ(例えば、ヘリカル・スキャン、アキシ
ャル・スキャン、シネ・スキャン、テーブル速度、ピッチなど)を指定する。各
スキャン・パラメータを選択した後、残りのスキャン・パラメータに対する利用
可能なオプションはユーザ・インタフェースにより更新される。これら残りのス
キャン・パラメータの選択に基づき、ホストコンピュータは、ユーザ・インタフ
ェースを利用して、オペレータに対し予期される画像厚及び遡及的画像厚を選択
するオプションを提示する。表示されたオプションを用いて、オペレータは指定
したスキャン・パラメータを変更して所望の予期されるスライス厚及び遡及的画
像厚を達成させることができる。選択の確認をした後、指定したスキャン・パラ
メータを用いてシステムの構成を行う。
素(例えば、検出器、SDAS、コリメータなど)に対して構成情報を伝送した
後、指定したスキャンが実行される。より具体的には、フォトダイオードの出力
がFETを介してSDASに供給され、アナログからディジタルへの変換が行わ
れる。SDASからのディジタル出力は、次いでスリップリングを介してSRU
に供給され画像作成が行われる。具体的には、SRUにより収集データから画像
が再構成され、これらの再構成画像は、ユーザに対してモニタ上に表示されるか
、又は保存されるか、あるいはこの双方の処置を受ける。さらに、オペレータは
利用可能な遡及的画像厚を作成することができる。
ライス分、あるいはこれより多くのスライス分のデータを収集するための動作を
容易かつ簡便に行うことができる。こうしたシステム・ユーザ・インタフェース
によりオペレータに対し利用可能なスキャン・パラメータのオプションが提供さ
れる。さらに、このユーザ・インタフェースは、先に行ったスキャン・パラメー
タの選択に基づき、残りのスキャン・パラメータを更新する。さらに、マルチス
ライス型システムの構成は、選択したスキャン・パラメータ向けに自動的に調整
される。
含むものとして、本発明の実施の一形態によるコンピュータ断層撮影(CT)イ
メージング・システム10を示している。ガントリ12は、このガントリ12の
対向面上に位置する検出器アレイ16に向けてX線ビームを放出するX線源14
を含む。検出器アレイ16は、放出され患者18を通過したX線を一体となって
検知する複数の検出器により形成される。各検出器モジュールは、入射したX線
ビームの強度を表す電気信号、すなわち患者18を通過したX線ビームの減衰を
表す電気信号を発生させる。
上に装着された構成部品は回転中心の周りを回転する。モータ式テーブル20に
より、患者18をガントリ12に対して位置決めする。詳細には、テーブル20
は、スキャン中に患者18の諸部分をガントリ開口22の中に移動させる。
ステム10は、画像及びメッセージをオペレータに対して表示するためのモニタ
26に結合されるホストコンピュータ24を含んでいる。コンピュータ24はユ
ーザ・インタフェース(図示せず)を含むと共に、さらにオペレータがコンピュ
ータ24に対して情報及びコマンドを入力することを可能にするためにキーボー
ド28及びマウス30に結合されている。コンピュータ24は、スキャン及び再
構成制御ユニット(SRU)32にも結合されている。さらにSRU32は、画
像作成制御手段を含んでいる。具体的な実施の一形態では、そのSRU32はI
RIXオペレーティング・システム上で動作するSGI_PCIベースの中央処
理ユニットを含んでいる。SRU32はまた、データ収集システム(後述)との
インタフェースをとるためのインタフェース・プロセッサと、当業界では周知の
前処理を行うスキャン・データ補正用ディジタル信号処理ボードとを含んでいる
。SRU32はまた、当業界では周知のように、フィルタ補正逆投影及び後処理
の演算のための画像作成装置を含んでいる。
4はテーブル・コントローラ36に結合されている。定置コントローラ34はま
た、スリップリング38を介して、オンボード・コントローラ40及び拡大縮小
可能なデータ収集システム(SDAS)42に接続されている。スリップリング
38は、スリップリングの境界を横断する信号の無接点伝送を可能にすると共に
、その境界を横断するデータ及びコマンド伝送に必要な帯域幅に対応している。
SDAS42は、検出器16からデータをサンプリングして取得し、サンプリン
グされたアナログ信号をディジタル信号に変換する。SDAS42は、具体的な
実施の一形態では、4行分のデータ取得に対応するために48枚の交換可能なコ
ンバータ・カードを含んでいる。2行分のデータ取得では、24枚のカードを用
いることができる。具体的な実施の一形態では、コンバータ・カード1枚あたり
64個の入力チャネルが存在しており、1408Hzのサンプリングを行うこと
ができる。SDAS42はまた、信号を増幅するためのフロント・エンド前置増
幅器を含んでいる。SDASに関する更なる詳細を以下に示す。
を制御する。X線源14は、X線管46に結合されている高電圧発生装置44を
含んでいる。X線管46は例えば、ジェミニ−1(Gemini−1)管として
当業界で周知であり、General Electric Company(M
ilwaukee,WI,53201)から市販されている少なくとも幾つかの
CTシステムで現在用いられているX線管とすることができる。X線管46によ
って投射されるビームは、プリペイシェント・カム・コリメータ48を通過して
、検出器16(16行型の検出器として図示している)に入射する。カム・コリ
メータ48もまたオンボード・コントローラ40により制御される。検出器16
からの出力はSDAS42に供給される。
たリアル・タイムの制御の流れは破線で示している。これらの流れに対応して付
した参照番号を以下に示す。
れている。オンボード・コントローラ40は、定置コントローラ34の制御の下
に、X線源14に対して電力信号及びタイミング信号を供給する。SDAS42
は、検出器16からのアナログ・データをサンプリングし、後続の処理のために
このデータをディジタル信号に変換する。SRU32は、サンプリングされディ
ジタル化されたX線データをSDAS42から受け取り、高速で画像再構成を実
行する。再構成された画像はコンピュータ24に入力として加えられ、コンピュ
ータ24は大容量記憶装置にこの画像を格納する。
タからコマンド及びスキャン用パラメータを受け取る。モニタ26により、オペ
レータは、再構成画像その他のコンピュータ24からのデータを観察することが
できる。オペレータが供給したコマンド及びパラメータは、コンピュータ24に
よって用いられ、制御信号及び情報が提供される。さらに、コントローラ36は
、モータ式テーブル20を制御して患者18を位置決めする(図1)。
より多いスライス分のデータを収集するように動作することが可能である。この
システムによって、アキシャル・スキャン、ヘリカル・スキャン及びシネ・スキ
ャンを行うことができ、スキャンされた対象の断面画像の処理、再構成、表示及
び/又は保存を行うことができる。アキシャル画像の再構成及び表示が拡大縮小
可能であるとは、例えば、画像厚、スライス数及び表示したい画像数の選択が可
能であることを指している。さらに、このシステムは、何らかの特定の画像再構
成アルゴリズムによる実行に限定されるものではなく、多くの異なる再構成アル
ゴリズムが利用できるものと企図される。アルゴリズムの実例は、米国特許第5
,469,487号、同第5,513,236号、同第5,541,970号、
同第5,559,847号及び同第5,606,585号、並びに米国特許出願
第08/561,382号(1995年11月21日出願)、同第08/779
,961号(1996年12月23日出願)及び同第08/797,101号(
1997年11月26日出願)に記載されている。これらの特許及び特許出願は
すべて、本出願人に譲渡されており、参照によりその全体を本明細書に組み込む
。
データを画像再構成の前に処理することができ、このデータを用いて、複数の薄
層スライスでの作成、又はスライス数を減らしてより厚層とし少ない画像アーテ
ィファクトでの作成のいずれかを行うことができる。加えて、スライス厚がより
厚い画像はその後、臨床診断上の必要に従って、より薄いスライスの画像として
遡及的に再構成することができる。その結果、観察、フィルム化及び保存にかか
わる不要な画像の数が減少する。加えて、患者に対する診断を下すために、z軸
分解能が高い画像を後になって再構成することができる。
得では、選択可能な遡及的再構成のオプションが幾つかある。例えば、1.25
mmのスライス厚を有する4枚の画像を再構成することができ、2.5mmのス
ライス厚を有する2枚の画像を再構成することができ、また5mmのスライス厚
を有する1枚の画像を再構成することもできる。したがって、スキャンが行われ
たモード(すなわち、2i)と比較して、より薄いスライス厚を有するより多く
の画像(例えば、4枚の画像)を遡及的に再構成することができる。加えて、ス
キャンが行われたモードと比較して、より厚いスライス厚を有するより少ない画
像(例えば、1枚の画像)を遡及的に再構成することもできる。
びにX線ビーム及び検出器のコリメートの複数の組み合わせにより、異なるz軸
分解能を有する画像を作成することが可能となる。例えば、30mm/回転のテ
ーブル速度において、5mm〜10mmスライスの画像を作成することができる
。より厚いスライス(例えば、10mmスライス)の画像を予期して作成するこ
とができ、これにより、画像数を減少させると共に画像の再構成時間を短縮する
という恩恵が得られる。後になって、より薄いスライスの画像を同じデータを用
いて遡及的に作成することができる。臨床応用上の必要から、このようなより薄
いスライスの画像が必要となる場合があり、こうした画像作成において患者を再
スキャンする必要がない。
ルが3.75mmずつ移動する)の高画質(Hi−Q)スキャン・モード、又は
7.5mm/回転の高速(Hi−Speed)スキャン・モードの場合には、1
.25mm及び2.5mmのスライス厚を有する画像を遡及的に再構成すること
ができる。アキシャル・マルチスライス・モードの場合と同様に、システムの各
構成要素の具体的な構造に応じて、他の多くの代替的な方法を用いることが可能
である。ここでも、遡及的再構成におけるこのような融通性のため、所望の画像
を記憶するのに必要なメモリを減少させながら、しかも必要な分解能を有する画
像の作成が可能となるなど、多くの利点がもたらされる。
より少なくし、必要となる記憶スペースが少なくて済むようにしている。例えば
、20mmの患者の解剖学的構造を2iモードでスキャンすると、80枚の画像
を作成することができる。20mmの患者の解剖学的構造に対する80枚の画像
を記憶するには、大量のメモリを必要とする。ところが、20mmの患者の解剖
学的構造の全体について高分解能が求められていない場合が多い。例えば、高分
解能が求められる解剖学的構造は、約5mmに過ぎないことがある。2.5mm
厚の2iモード・スキャンで収集したデータを用いて、オペレータは、解剖学的
構造のうちその大部分については5mm厚を有する画像を遡及的に再構成し、よ
り高い分解能が必要となる部位でのみ、より薄い画像スライス(例えば、1.2
5mmスライス)を再構成することができる。この遡及的再構成を用いると、保
存すべき画像数を大幅に減少させることができる。
て提供される。このような選択が可能となるのは、スキャン・データが以下に詳
述するマルチスライス検出器を用いて収集されているからである。利用可能な薄
層スライスのスキャン・データを用いて、オペレータは、遡及的再構成を実行す
るときにユーザ・インタフェースを介して多くの様々なスライス厚からの選択を
行うことができる。
フィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)などのユーザ・インタフェースの
実施の例示的一形態である。このインタフェースは、ホストコンピュータ24(
図2)に格納されている命令セットを用いて実現され、ホストコンピュータのモ
ニタ26上に表示される。このユーザ・インタフェースから、オペレータは、利
用可能なスキャン・パラメータを選択し、指定したスキャンを規定しシステム1
0の構成を規定する。この選択は例えば、所望のパラメータに対応する所望の領
域にユーザが単に触れることにより行われる。接触検知(touch sensitive) 型イ
ンタフェースはよく知られている。
うなスキャン・パラメータの各々に対する利用可能な選択肢(すなわち、オプシ
ョン)が提供される。詳細には、各スキャン・パラメータを選択した後、残りの
スキャン・パラメータの各々に対するオプション(すなわち、選択肢)を「リア
ルタイム」で更新し表示させ、残りのパラメータに対して利用可能なオプション
からオペレータによる選択ができるようにしている。指定したスキャンに対する
選択が完了すると、ユーザ・インタフェースは選択された予期される画像厚と利
用可能な遡及的画像厚を表示させる。この情報を検討して、オペレータは選択さ
れたスキャン・パラメータを承認することができ、あるいはこれらのスキャン・
パラメータのうちの1つ又は任意の数を修正して所望のスキャンを実行すること
ができる。
・モードか、アキシャル・モードか、あるいはシネ・モードかを選択する。選択
されたモードの各々に対し、モニタ26を用いて利用可能なオプションが表示さ
れ、これによりオペレータは残りのスキャン・パラメータ(例えば、画像厚、ピ
ッチ、テーブル20の速度、画質など)を選択することができる。実施の一形態
では、オペレータによるスキャン・パラメータの選択が完了した後、ユーザ・イ
ンタフェースは、利用可能なオプション(すなわち、選択肢)を示すために異な
る特徴を使用して、その予期される画像厚及び遡及的画像厚を表示させる。具体
的には、利用可能な各オプション(すなわち、選択肢)が第1の特徴を用いて表
示され、また利用可能でないオプションは第2の特徴を用いてモニタ26上に表
示される。
速度及び画像厚に対する利用可能なオプションを、オペレータによる選択のため
にモニタ26を介してユーザに対して表示する。予期される画像厚を含むこれら
のスキャン・パラメータ選択を行った後、オペレータに利用可能な遡及的スキャ
ン・パラメータのオプションが様々な色相や様々な白黒の濃淡を用いて表示され
る。オペレータに利用可能でないオプションは、第2の特徴を用いて表示される
。例えばオペレータにより利用可能でないオプションを確認することはできるが
選択することはできないようにして表示される。表示されたスキャン・パラメー
タを検討することにより、オペレータは、スキャン・パラメータに対する可能な
オプション、すなわち代案をすべて、迅速かつ容易に確認することができる。勿
論、他の多くの種類のインタフェースを使用することもできる。図3に示すイン
タフェースはインタフェースの一例に過ぎない。
ペレータはユーザ・インタフェースから、所望のスライス厚、スキャン・モード
及びスキャン速度を選択する。表2に関連して上で述べたように、「Hi−Q」
スキャンは高画質スキャンに対応し、また「Hi−Speed」スキャンは速い
患者テーブル速度に対応する。オペレータの行った選択に応じて、様々な遡及的
オプションがモニタ26上に表示される。例えば、第1の遡及的画像厚のオプシ
ョンは第1の色相で表示され、これに続く遡及的画像厚オプションのそれぞれは
異なる色相(例えば、第2の色相、第3の色相など)で表示されることがある。
例えば、オペレータが5mmで2iスキャンのスキャン・パラメータを選択した
場合、2.5mm、5mm及び10mmという利用可能な遡及的画像厚オプショ
ンのそれぞれが異なる色相を用いて、例えば2.5mmを赤で、5mmを青で、
10mmを緑でというようにして、表示されることになる。実施の一形態では、
1.25mm及び3.75mmという利用可能でない画像厚は、オペレータにと
って見えるように表示されているものの、これを選択することはできない。オペ
レータがその選択を確認し終えた後、システム10は指定したスキャンを実行す
るように構成される。
用いて、所望のスライス厚及び1回転あたりに作成する画像数を選択する。例え
ば、オペレータが3.75mmで4iスキャンのスキャン・パラメータを選択し
た場合、3.75mm及び7.5mmの遡及的画像厚オプションが表示され、こ
れによりオペレータはこれら利用可能なオプションのうちのどちらかを選択する
ことができる。オペレータは、1.25mm、2.5mm、5mm及び10mm
のオプションを確認することはできるが、これらを選択することはできない。
、制御及び画像再構成の各処理、並びに拡大縮小可能な画像表示及び解析を可能
にするマルチスライス型CTシステムは存在していない。
画像のスライス厚を容易かつ簡便に選択することができる。加えて、患者のスキ
ャン速度を増加させ、画質を向上させ、かつX線管の負荷を減少させることがで
きる。
一例の構成要素について以下に記載する。オペレータがユーザ・インタフェース
を用いて規定したスキャン・パラメータを利用して、以下に詳述するようにして
システム10の構成を規定する。具体的な構成要素の詳細は以下に説明するが、
多くの代替的な実施形態が可能であることを理解されたい。例えば、ある具体的
な検出器、SDAS及びスリップリングについて記載するが、検出器、SDAS
及びスリップリングについての別の実施形態を用いることもでき、本発明は、何
らかの特定の種類の検出器、SDAS及びスリップリングによって実行するよう
に限定されるものではない。例えば、以下に記載する検出器は複数のモジュール
を含んでおり、各々のモジュールは複数の検出器セルを含んでいる。以下に記載
するこの特定の検出器ではなく、z軸に沿ってセグメント化されていないセルを
有する検出器の利用、及び/又はx軸かz軸、若しくはこの両軸に沿って複数の
素子を備えた複数のモジュールであって、そのいずれの方向でも互いに連結して
拡大縮小可能なマルチスライス・スキャン・データを同時に取得することができ
るようにした複数のモジュールを有する検出器の利用が可能である。
の検出器モジュール50を含んでいる。検出器モジュール50の各々は、プレー
ト54によって検出器ハウジング52に固定されている。モジュール50の各々
は、多次元のシンチレータ・アレイ56と、高密度の半導体アレイ(図示せず)
とを含んでいる。シンチレータ・アレイ56に隣接し、これを覆うようにしてポ
スト・ペイシェント・コリメータ(図示せず)が配置されており、これによりX
線ビームがシンチレータ・アレイ56に入射する前にX線ビームをコリメートす
る。シンチレータ・アレイ56は、アレイ状に配置された複数のシンチレーショ
ン素子を含み、また半導体アレイは同一のアレイに配置された複数のフォトダイ
オードを含んでいる。フォトダイオードは基板58上に堆積され、すなわち形成
されており、またシンチレータ・アレイ56は基板58を覆うように配置される
と共に、これに固定されている。
いる。フォトダイオードは、シンチレータ・アレイ56と光学的に結合されると
共に、シンチレータ・アレイ56によって出力される光を表す信号を伝送するた
めの電気的出力線を有している。詳細には、各フォトダイオードは、シンチレー
タ・アレイ56のある特定のシンチレータのビーム減衰測定値にあたる個別の1
つの低レベルのアナログ出力信号を発生させる。フォトダイオードの出力線は、
半導体アレイ、すなわちフォトダイオード・アレイの裏面から延びており、それ
ぞれの装置60に接続され(例えば、ワイヤ結合され)ている。
体スイッチ・アレイであり、またスイッチ装置60はこの半導体アレイとSDA
S42(図2)との間で電気回路を成すように結合されている。装置60は、実
施の一形態では、多次元アレイとして配置させた複数の電界効果トランジスタ(
FET)を含んでいる。FETの各々は、それぞれのフォトダイオードの出力線
の1つと電気的に接続されている入力線と、出力線と、制御線(図示せず)とを
含んでいる。FETの出力線及び制御線は、可撓性電気ケーブル62を介してS
DAS42と電気的に接続されている。詳細には、フォトダイオードの出力線の
うち約半数がアレイの一方の側で各々のFET入力線と電気的に接続されており
、またフォトダイオードの出力線のうち残りの半数がアレイのもう一方の側でF
ET入力線と電気的に接続されている。
及びスライス分解能に従って、フォトダイオードの出力を有効(enable)にしたり
、無効(disable) にしたり、あるいは組み合わせるする。デコーダは、実施の一
形態では、当業界で周知のデコーダ・チップ又はFETコントローラであり、ま
たデコーダは、FET及びSDAS42に結合された複数の出力線及び制御線を
含んでいる。詳細には、デコーダの出力は、FETを有効にして適正なデータを
送信するようにスイッチ装置の制御線と電気的に接続されている。デコーダの制
御線はFETの制御線と電気的に接続され、これによりどの出力を有効にするか
を決定する。デコーダを利用して、特定のFETを有効にし、無効にし、あるい
はその出力を組み合わせて、SDAS42にフォトダイオードの特定の出力が電
気的に接続されるようにする。検出器16についての更なる詳細は、米国特許出
願第(出願人整理番号15−CT−4631)号、発明の名称「Photodiode Arr
ay For A Scalable Multislice Scanning Computed Tomography System」に記載
されている。この出願は、参照によりその全体を本明細書に組み込む。
含んでいる。半導体アレイ及びシンチレータ・アレイ56は、それぞれ16×1
6のアレイ・サイズを有する。このため、検出器16は、16行及び912列(
16×57モジュール)を有し、これにより、ガントリ12の1回転あたり16
スライス分のデータを同時に収集することが可能となる。勿論、本発明は、ある
特定のアレイ・サイズに限定されておらず、具体的なオペレータのニーズに応じ
て、そのアレイはより大きくもより小さくもできるものと企図される。また、検
出器16は、多くの様々なスライス厚及びスライス数モード、例えば1スライス
・モード、2スライス・モード及び4スライス・モードで動作させることができ
る。例えば、FETは、1行又は複数行のフォトダイオード・アレイから4スラ
イス分のデータが収集されるように、4スライス・モードとして構成することが
できる。デコーダの制御線によって規定されるFETの具体的な構成に応じて、
様々な組み合わせのフォトダイオード出力を有効にしたり、無効にしたり、ある
いは組み合わせて、スライス厚を例えば、1.25mm、2.5mm、3.75
mm又は5mmにすることができる。追加的な例としては、そのスライスが1.
25mm厚から20mm厚の範囲にある1つのスライスを含む単一スライス・モ
ード、及びそのスライスが1.25mm厚から10mm厚の範囲にある2つのス
ライスを含む2スライス・モードがある。勿論、他に多くのモードが可能である
。
座標系を表している。以下の図面ではこの座標系を参照する。詳細には、x軸は
、ガントリ12の回転円に接する軸を指す。y軸は、ガントリ12のアイソセン
タ(ISO)からX線管の焦点に向かって延びる半径方向の軸を指す。z軸は、
スキャン平面に対する長手方向(内/外方向)の軸である。患者は、スキャン動
作中に、患者テーブル20上でz軸に沿った並進を受ける。
おいてデータが収集される。詳細には、図7はガントリ12の側面から見たシス
テム10の概略図である。X線管46は、アノード/ターゲット64と、カソー
ド66とを含んでいる。X線管46によりコリメートされていないX線ビーム6
8が放出され、カム・コリメータ48を通過する。コリメータ48は、ボウタイ
・フィルタ70と、タングステン製カム72とを含んでいる。フィルタ70に関
する更なる詳細は、米国特許出願第(出願人整理番号15−CT−4762)号
に記載されている。この出願は、参照によりその全体を本明細書に組み込む。
40によって制御される。オンボード・コントローラ40は、SRU32及び定
置コントローラ34を介しユーザ・インタフェースを用いたオペレータの指定に
従って、ホストコンピュータ24からコマンドを受け取る。カム72の位置を精
密に制御するためには、例えばステッパ・モータをカム72に接続させる。カム
・コリメータ48の各カム72は、ユーザが選択したデータ収集モードに応じて
、カム72相互の間の間隔及びコリメータ開口の中心に対する各カム72の位置
に関して独立に調節ができる。
にこのビーム74は患者18(図1)を通過して検出器16に入射する。上述の
ように、検出器16は、コリメータ76と、シンチレータ・アレイ56と、フォ
トダイオード/スイッチング・アレイ78(フォトダイオード・アレイ及びスイ
ッチング・アレイは図7では一体ユニットとして示されているが、上述したよう
に別個のアレイであってもよい)とを含んでいる。アレイ78からの出力は、可
撓性ケーブルを介してSDAS42に供給されて処理される。
lity) を提供するためのカム・コリメータ48及び検出器16の動作に関するも
のである。カム・コリメータ48の動作及び検出器16の動作は、本明細書では
別々に記載することもあるが、コリメータ48及び検出器16は共同して動作し
て、所望のスライス数及びスライス厚を提供することを理解されたい。
である。図8は、中央に位置する幅広のビーム(例えば、5mmのスライス厚で
4スライス分のデータを得るためのビーム)を放出するように構成されたカム・
コリメータ48を示している。中央に位置するより幅の狭いビームについては、
図9に示すように、カム72は、ビーム68の中心に対して等分の量だけ内側に
移動させている。例えば、図9に示すように構成されたカム・コリメータは、1
.25mmのスライス厚で4スライス分のデータを得るために用いることができ
る。
を制御することにより、多くの様々なスライス数及びスライス厚についてデータ
を得るためのスキャンを行うことができる。例えば、図10は、5.0mmのス
ライス厚により4スライス分のデータを得たい場合に選択される検出器構成に対
応している。カム72は20mmのコリメートを提供するようにz軸方向に広く
離隔させ、またフォトダイオードの出力は4つの別個のスライスを成すようにス
イッチング・アレイ78によって組み合わされる。具体的には、各スライスのデ
ータは、4つのフォトダイオードの出力を組み合わせて各1つの信号(1A、2
A、1B及び2B)とし、各スライスのデータ信号(1A、2A、1B及び2B
)は可撓性ケーブル62を介してSDAS42に供給される。
示す検出器構成を利用することができる。詳細には、カム72は、5.0mmの
スライス厚(図10)の場合ほどには広く離隔していない。代わりに、カム72
は5mmのコリメートを提供するようにz軸方向に離隔させ、またフォトダイオ
ードの出力は4つの別個のスライスを成すようにスイッチング・アレイ78によ
って組み合わされる。詳細には、各スライスのデータは、1つのフォトダイオー
ドの出力を組み合わせて各1つの信号(1A、2A、1B及び2B)とし、各ス
ライスのデータ信号(1A、2A、1B及び2B)は可撓性ケーブル62を介し
てSDAS42に供給される。
合わせが可能である。例えば図12を参照すると、1.25mmのスライス厚に
よる2スライス分のデータについては、カム72を2.5mmのコリメートを提
供するようにz軸方向に離隔させる。またフォトダイオードの出力は、2つの別
個のスライスを成すようにスイッチング・アレイ78により組み合わされる。詳
細には、各スライスのデータは、1つのフォトダイオードの出力を組み合わせて
各1つの信号(1A及び1B)とし、各々のスライスのデータ信号(1A及び1
B)は可撓性ケーブル62を介してSDAS42に供給される。上述のようにし
てz軸に沿ってカム・コリメータ48及びチャネル加算を制御することにより、
多くの様々なスライス数及びスライス厚についてのスキャン・データを収集する
ことができる。
えば、グラフィック方式のユーザ・インタフェースを用いれば、例えば、最適な
テーブル速度、X線ビームのコリメート、データ収集スライス厚、X線ビームの
電圧値及び電流値、並びに所望の画質を得るための再構成方法等について、ユー
ザが様々な形態でのマルチスライス・スキャン及び画像再構成を容易に指定する
ことが可能となる。このようなインタフェースは、タッチ・スクリーン、音声又
は使い易く理解し易いその他の周知のインタフェース方式によって駆動させるこ
とができる。ホストコンピュータは、オペレータによって行われる選択をさらに
簡略にするために、実行するスキャンの種類に基づいて、様々なデフォルト・モ
ードを含むように予めプログラムしておくことができる。
ス分、あるいはこれより多くのスライス分のデータを収集するように、容易かつ
簡便に動作させることができる。さらにこのようなシステムにより、選択された
スキャン・パラメータに対する予期される画像厚及び遡及的な画像厚のオプショ
ンがオペレータに提供される。
本発明は特許請求の範囲の精神及び範囲内にある修正を伴って実施できることを
理解するであろう。
ンタフェースの例示的な実施形態を示す略図である。
。
略図である。
略図である。
略図である。
Claims (28)
- 【請求項1】 z軸に沿って延びる複数の検出器セルを含み、複数スライス
分のデータを収集するように構成されている検出器と、 前記検出器に結合されて、前記検出器から受け取った信号をディジタル形式に
変換するように構成されている拡大縮小可能なデータ収集システムと、 前記検出器と整列したX線源と、 前記X線源と前記検出器との間に配置したカム・コリメータと、 ユーザによるスキャン・パラメータの選択を可能にするユーザ・インタフェー
スを含むホストコンピュータであって、該ユーザ・インタフェースがマルチスラ
イス・スキャンをするためのヘリカル・スキャン及びアキシャル・スキャンの選
択可能なスキャン・パラメータを含んでいるホストコンピュータと、 を備えるイメージング・システム。 - 【請求項2】 前記ユーザ・インタフェースがさらに、シネ・スキャン用の
スキャン・パラメータを含む請求項1に記載のシステム。 - 【請求項3】 ヘリカル・スキャン、アキシャル・スキャン及びシネ・スキ
ャン用の前記スキャン・パラメータが、予期されるスライス厚及び遡及的スライ
ス厚を含む請求項2に記載のシステム。 - 【請求項4】 前記予期されるスライス厚が第1の特徴を用いて表示され、
かつ前記遡及的スライス厚が第2の特徴を用いて表示される請求項3に記載のシ
ステム。 - 【請求項5】 前記予期されるスライス厚が第1の色相で表示され、かつ前
記遡及的スライス厚が第2の色相で表示される請求項3に記載のシステム。 - 【請求項6】 ヘリカル・スキャン用の前記スキャン・パラメータがピッチ
速度を含む請求項3に記載のシステム。 - 【請求項7】 前記イメージング・システムがさらに患者を支持するための
テーブルを備え、かつヘリカル・スキャン用の前記スキャン・パラメータがさら
にテーブル速度を含む請求項6に記載のシステム。 - 【請求項8】 ユーザ・インタフェースにより、ヘリカル・スキャン及びア
キシャル・スキャン用の前記選択可能なスキャン・パラメータに基づいて前記コ
リメータを調整する請求項1に記載のシステム。 - 【請求項9】 前記検出器が複数のモジュールを備える請求項1に記載のシ
ステム。 - 【請求項10】 前記モジュールの少なくとも1つが、シンチレータ・アレ
イ及びフォトダイオード・アレイを備えており、前記シンチレータ・アレイは前
記フォトダイオード・アレイを覆うように配置されかつ前記フォトダイオード・
アレイと光学的に結合されている請求項9に記載のシステム。 - 【請求項11】 前記フォトダイオード・アレイのフォトダイオードにより
出力された信号は、選択されたスライス厚及びスライス数の少なくとも1つに基
づいて選択的に組み合わせることができる請求項10に記載のシステム。 - 【請求項12】 ユーザ・インタフェースを含み、オペレータがヘリカル・
スキャン及びアキシャル・スキャン用のスキャン・パラメータを指定できるよう
にプログラムされたホストコンピュータを備えるコンピュータ断層撮影システム
であって、前記スキャン・パラメータは少なくともデータ収集のスライス厚及び
スライス数を含む、コンピュータ断層撮影システム。 - 【請求項13】 前記ホストコンピュータがさらに、オペレータによりシネ
・スキャン用のスキャン・パラメータを指定できるように構成されている請求項
12に記載のシステム。 - 【請求項14】 ヘリカル・スキャン、アキシャル・スキャン及びシネ・ス
キャン用の前記スキャン・パラメータが、予期されるスライス厚及び遡及的スラ
イス厚を含む請求項13に記載のシステム。 - 【請求項15】 前記予期されるスライス厚が第1の特徴を用いて表示され
、かつ前記遡及的スライス厚が第2の特徴を用いて表示される請求項14に記載
のシステム。 - 【請求項16】 前記予期されるスライス厚が第1の色相で表示され、かつ
前記遡及的スライス厚が第2の色相で表示される請求項14に記載のシステム。 - 【請求項17】 ヘリカル・スキャン用の前記スキャン・パラメータがピッ
チ速度を含む請求項12に記載のシステム。 - 【請求項18】 前記イメージング・システムがさらに患者を支持するため
のテーブルを備え、かつヘリカル・スキャン用の前記スキャン・パラメータがさ
らにテーブル速度を含む請求項17に記載のシステム。 - 【請求項19】 前記システムがさらに前記ホストコンピュータに結合され
たプリペイシェント・コリメータを備え、前記プリペイシェント・コリメータは
少なくとも1つの調節可能なカムを含むカム・コリメータを備え、かつ前記ホス
トコンピュータがさらにヘリカル・スキャン及びアキシャル・スキャン用の前記
選択可能なスキャン・パラメータに基づき前記コリメータを調整するようにプロ
グラムされている請求項12に記載のシステム。 - 【請求項20】 ユーザ・インタフェースを有するホストコンピュータを含
むイメージング・システムにおいて、オペレータによるスキャン・パラメータの
指定を可能にする方法であって、 オペレータによる動作モードの選択を許可するステップと、 前記選択された動作モードに対する利用可能なスキャン・パラメータを表示す
るステップと、 を含む方法。 - 【請求項21】 オペレータによるスキャン動作モードの選択を許可する前
記ステップが、ヘリカル・モード、アキシャル・モード及びシネ・モードのうち
の1つを選択するステップを含む請求項20に記載の方法。 - 【請求項22】 オペレータによる動作モードの選択を許可する前記ステッ
プがさらに、各スキャン・モードに対するスキャン・パラメータを選択するステ
ップを含む請求項21に記載の方法。 - 【請求項23】 前記イメージング・システムが患者を支持するための移動
可能なテーブルを含み、かつヘリカル・スキャン・モード用のスキャン・パラメ
ータを選択する前記ステップがテーブル速度を選択するステップを含む請求項2
2に記載の方法。 - 【請求項24】 ヘリカル・スキャン・モード用のスキャン・パラメータを
選択する前記ステップがさらに、ピッチ速度を選択するステップを含む請求項2
3に記載の方法。 - 【請求項25】 選択された動作モードに対する利用可能なスキャン・パラ
メータを表示する前記ステップが、この選択された動作モードに対して利用可能
な予期されるスライス厚及び遡及的画像厚を表示するステップを含む請求項20
に記載の方法。 - 【請求項26】 選択された動作モードに対して利用可能な予期されるスラ
イス厚及び遡及的画像厚を表示する前記ステップが、 予期されるスライス厚を第1の特徴を用いて表示するステップと、 遡及的スライス厚の各々を異なる特徴を用いて表示するステップと、 を含む請求項20に記載の方法。 - 【請求項27】 遡及的画像厚の各々を異なる特徴を用いて表示する前記ス
テップが、遡及的スライス厚の各々を異なる色相を用いて表示するステップを含
む請求項26に記載の方法。 - 【請求項28】 前記システムがさらに前記ホストコンピュータに結合され
たプリペイシェント・コリメータを備え、前記プリペイシェント・コリメータが
少なくとも1つの調節可能なカムを有するカム・コリメータを含み、かつ前記方
法がさらに選択されたスキャン・モードに基づいて前記コリメータを調整するス
テップを含む請求項20に記載の方法。
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